生理数据传感蒐集技术与穿戴式医疗装置设计

国立台北科技大学电子工程系教授李仁贵。

国立台北科技大学电子工程系教授李仁贵指出，对于高龄化社会下须加快智能移动医疗进度这点大家都有共识。而IMS Research调研指出到2016年有1.7亿部穿戴式装置数，其中最大宗的属照顾与医疗用穿戴式装置(占31%)。他负责5个穿戴式装置专案都是运动健身，肇因于医疗法令的不允许。所幸科技部张善政部长已政策宣示，对于医疗法中线上视讯是否等同于面对面，以及其他不合时宜的法令可以再讨论。

生理数据传感蒐集技术

穿戴式医疗装置服务模式有生理量测、数据蒐集上传、云端数据分析，最后才到应用及服务模式的建立，但最后这端还需医疗、照护供应商的配合。目前医疗穿戴式装置分植入式与配件式，但植入式要面对生物兼容性问题，配件式穿戴装置只能设计于女生内衣、男生内裤、耳机、手臂(手表或手环)、鞋子等区域。

李仁贵指出ECG心电图、血压、活动量与呼吸，是最需要连续性的量测。ECG监测器设计上以3点监测最准确，但受限于体积，目前以两点式监测较普及。他利用光通过血管时因脉搏造成折射光的差异性，创造出仅米粒大小的光学生理传感(PPG)芯片，可置于耳机，或智能手表、手环内，只要靠近掌面朝下的手腕15个量测点，以及掌面向上正面约9个量测点，即可量测脉搏与血氧，进而推算出心跳速率与心电图。

穿戴式医疗装置设计

意大利与爱迪达(Adidas)先后已发表将乾式电极片(Dryelectrodes)嵌入衣服里面做为心脏病人术后量测之用。他跟裁缝厂商讨结果，目前只能以导电布二次加工。还有当前已有把传感电路PCB板直接做在衣服织布的技术，可曲挠、水洗。他曾经制作一件内嵌加热布、生理、GPS与姿态的云端检测装置的夹克给他父亲，但只告知这是冬天能保暖的发热衣；后来父亲发现怎麽事业这麽忙碌的儿子，居然在他改变生活型态、血压飙高时会主动打电话，因此会开始自主量血压。

李仁贵提到如何能设计一件外观与一般衣物相同，量测无感、服务有感且纳入关怀元素的穿戴式医疗衣，才是能普及的关键。既有电池厂对防水电池意愿不高，他们退而求其次，设计一个贴在洗衣机的RFID标签，当穿戴式衣物靠近洗衣机时会发出警示，提醒用户移除电池模块后再水洗。该团队设计出来的穿戴式医疗装置，只需将蓝牙心率监测器扣在胸带及背心胸口前的金属扣上即可使用。

符合：1.Mobile Care(移动照护)，量测位置具有高精确度取样及分析，能配合医疗判读。2.Consumer Health(消费者健康促进)，配戴舒适、产品具时尚感，穿戴时即便进行户外运动，亦可进行生理信号量测并过滤杂讯，做到「量测无感，服务有感」的目标。

该团队亦利用智能手机的耳机(听筒)、镜头(感光元件)的原理，前述PPG感光元件整合、另外设计成一个听筒附件或OK蹦形式，能紧附在用户胸口，能连续性回传心跳、ECG量测信息到手机上的穿戴式装置的研发工作。

穿戴式医疗装临床应用案例

李仁贵指出美国心脏协会(NYHA)订出分级标准，从Ⅰ级最轻微(身体活动不受限制)、Ⅱ级身体活动轻微受限、Ⅲ级(身体活动受限)、第四级(做任何活动都不舒服)。前两级心脏衰竭，若能在其症状加重前提早发现，便能有机会痊癒；后两级一定要住院治疗，不然会有生命危险。

因超声波心电图仪器成本高，而需专业人力操作，临床上仅重症病患才会使用。另一个诊断心脏衰竭的方式是心跳变异率(Heart Rate Variability；HRV)。他们跟台北马偕医院急诊室合作，在留院4小时内请病患穿上传感衣或手表，连续性记录HRV变化并转Wi-Fi上传，让院区相关医护人员都能藉由手机或平板得知其监测值的变化。他们量了31位病人，其中有3位照NYHA分级落在Ⅱ、Ⅰ、Ⅱ等级，实际上心脏已衰竭到Ⅲ、Ⅱ、Ⅲ必须就院诊疗的等级。

李仁贵最后总结，穿戴式装置作为消费性健康(Consumer Health)的平台已是趋势，但穿戴式技术需要跨界合作、经验累积才是致胜关键，像是无感量测及高杂讯下生理信号侦测是关键。CaaP(穿戴衣平台)需要更多材料与电子、医工及纺织专家共同投入。当系统端验证成功后，仍须芯片商投入资源进行微小化及低功耗设计。最后完整的平台服务、社群分享与使用者经验，才是产品热卖的核心。